DE10231014A1 - Pendelstütze mit integriertem Kugelgelenk - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pendelstütze für ein Kraftfahrzeug, einen länglichen insbesondere hohlen Grünkörper (1) aufweisend, wobei der Grünkörper (1, 11, 21, 31) zumindest einen Abschnitt (1a, 11a, 21a, 31a) aufweist, der eine Lagerschale eines Kugelgelenks bildet bzw. aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pendelstütze gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Pendelstützen dienen im Kraftfahrzeugbereich der Verbindung von Stabilisator und Drehlager bzw. der Achse eines Kraftfahrzeugs. Pendelstützen zeichnen sich i.d.R. durch hohe dynamische Belastbarkeit bei gleichzeitiger Korrosionsfestigkeit aus. Pendelstützen aus dem PKW-Bereich werden heutzutage aus Metall oder Kunststoff gefertigt. Pendelstützen aus Kunststoff weisen vorteilhaft ein geringes Gewicht auf. Ein Problem ergibt sich jedoch bei spritzgegossenen Pendelstützen aus den Knickkraftanforderungen.
  • Pendelstützen gibt es in unterschiedlichen Ausführungsformen. Um die Beweglichkeit der Bauteile zueinander zu garantieren, weisen die Pendelstützen z.B. ein- oder beidseitig Kugelbolzen bzw. Kugelgelenke auf. Für eine gute Funktionsweise dieser Gelenke müssen die Einzelkomponenten wie Kugelschale und Kugelzapfen sehr genau gearbeitet sein. Zudem ist ein Dichtungssystem in Form z.B. eines Dichtungsbalgs notwendig, um die im Allgemeinen geschmierten Kugelgelenke vor Schmutz und Korrosion zu schützen.
  • Nachteilig bei den bekannten Pendelstützen ist, dass diese aus unverhältnismäßig vielen Teilen bestehen, wodurch der Fertigungs- und Montageaufwand unverhältnismäßig hoch ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Pendelstütze bereitzustellen, die einfach in ihrem Aufbau ist, aus wenigen Teilen besteht und sich somit leicht montieren lässt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Pendelstütze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Pendelstütze ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche.
  • Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke besteht darin, dass die Pendelstütze aus einem im wesentlichen länglichen Grundkörper besteht, der zumindest eine Lagerschale für ein Kugelgelenk aufweist. Dabei kann die Lagerschale selbst durch die Außenwandung des Grundkörpers gebildet sein, wobei die Außenwandung in diesem Fall eine entsprechende Ausnehmung aufweist, welche vorteilhaft kugelförmiger Gestalt ist.
  • In einer anderen Ausführungsform kann der Grundkörper eine Ausnehmung aufweisen, in die eine Lagerschale für ein Kugelgelenk einsetzbar ist. Die Lagerschale kann dabei mit dem Grundkörper in beliebiger Weise verbunden werden. Vorteilhaft wird die Lagerschale mit dem Grundkörper mittels einer Verrastung, Verklebung oder Verschweißung mit diesem verbunden.
  • Der Grundkörper kann dabei vorteilhaft ein Spritzgussteil oder ein Strangpressprofil sein. Zur Erzielung einer höheren Steifigkeit kann der Bereich des Grundkörpers, der die Lagerschale trägt bzw. bildet, verstärkt ausgebildet sein, da dieser Bereich bzw. Abschnitt erhöhten mechanischen Belastungen unterliegt. Die Verstärkung kann z. B. durch eine Faserverstärkung oder zusätzliche andere Materialkomponenten erfolgen. Gleichsam sind eventuell auch zusätzliche Stege oder dergleichen zur Erhöhung der Steifigkeit vorzusehen.
  • Sofern der Grundkörper aus einem im wesentlichen rohrförmigen Profil besteht, kann z. B. ein oder beide Enden des Rohres zusammengedrückt werden, so dass die Endbereiche einen kleineren Durchmesser aufweisen als das Mittelstück des Grundkörpers. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Endbereiche vom Durchmesser her nicht verändert werden und dagegen der Mittelbereich des Grundkörpers z. B. mittels des Hohlkörperblasverfahrens aufgeweitet wird. Auch hierdurch kann die Steifigkeit des Grundkörpers vorteilhaft erhöht werden.
  • Je nach Anforderung kann vorteilhaft zumindest ein Endbereich des Grundkörpers eine Lagerschale eines Kugelgelenks bilden. Sofern die Pendelstütze mittels beidseitig angelagerter Kugelgelenke montiert werden muss, weisen vorteilhaft beide freien Endbereiche des Grundkörpers entsprechende Lagerschalen auf.
  • Damit das Kugelgelenk gegen Verschmutzung und äußere mechanische Einflüsse geschützt ist, ist vorteilhaft ein Dichtungsbalg vorzusehen, der an dem Grundkörper oder einer eingesetzten Lagerschale befestigbar ist. Dieser kann durch Spannung am Grundkörper bzw. der Lagerschale gehalten sein. Es ist jedoch auch möglich, einen zusätzlichen Spannring zur Befestigung des Dichtungsbalgs vorzusehen.
  • Es ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung, dass an einem freien Ende des Grundkörpers ein Befestigungselement angeordnet werden kann, über das weitere Fahrzeugbauteile oder Gelenke angebracht werden können. So kann dieses Befestigungselement z. B. mittels einer Verrastung am Grundkörper befestigt werden. Hierzu weist der Grundkörper vorteilhaft Rücksprünge an seiner Innen- oder Außenwandung auf, die mit entsprechenden Vorsprüngen zusammenwirken und eine Rastverbindung bewirken.
  • Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgedankens anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1: Eine Querschnittsdarstellung durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pendelstütze;
  • 1a: Schnittdarstellung A-A gem. 1;
  • 2: Querschnittsdarstellung durch eine zweite mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pendelstütze;
  • 3: Querschnittsdarstellung durch eine dritte mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pendelstütze; sowie
  • 4: Querschnittsdarstellung durch eine vierte mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pendelstütze.
  • Die 1 zeigt eine Querschnittsdarstellung durch einen Endbereich einer Pendelstütze bestehend aus einem Grundkörper 1 sowie dessen freien Ende 1a, welches die Lagerschale 1b für eine Kugel 2 eines Kugelgelenks bildet. Der Grundkörper 1 ist ein insbesondere aus dem Material Kunststoff gefertigtes längliches Teil und kann vom Querschnitt her beliebige Formen aufweisen. Der in 1 und 1a beispielhaft dargestellte Grundkörper ist vom Querschnitt her im wesentlichen hohl und rund, wobei wenigstens ein Ende des Grundkörpers 1 im Durchmesser kleiner ist als der mittlere Bereich des Grundkörpers. Das Durchmesserverhältnis kann jedoch beliebiger Art sein, so ist auch ein gleichbleibend großer Durchmesser über die ganze Länge der Pendelstütze möglich. Die Wandungen des Grundkörpers 1 sind im Bereich 1a derart ausgeformt, dass zum einen eine Lagerschale 1b ausgeformt ist und zum anderen die gegenüber liegende Wandung derart geformt ist, dass sie mit ihrer Innenwandung 1g gegen die Innenwandung 1g des die Lagerschale 1b bildenden Bereichs anstößt und somit die Festigkeit und Stabilität des Grundkörpers 1 positiv beeinflusst. Der an der Gelenkkugel 2 angeformte Kugelzapfen ist nicht dargestellt. Ausgehend vom mittleren Bereich verjüngt sich der Grundkörper 1 im Bereich 1k hin zum Abschnitt 1a. Die Stirnseite 1e des Grundkörpers 1 kann z. B. mittels eines nicht dargestellten Stopfens abdichtend verschlossen oder aber mittels eines Werkzeugs z.B. durch abquetschen verschlossen werden. Wie aus der 1a ersichtlich, liegen die Innenwandungen 1g des Grundkörpers 1 im Bereich 1j bzw. der Schnittebene A-A aneinander an, wodurch der Innenraum lm im Bereich der Lagerschale 1b fast vollständig geschlossen ist. Die Ausformung 1b ist kugelschalenförmig, so dass die Gelenkkugel 2 über einen großen Bereich an der Außenwandung if des Grundkörpers 1 anliegt.
  • Um gute tribologische Eigenschaften zu gewährleisten, besteht der Grundkörper selbst aus einer Kernkomponente K und einer die Mantelfläche M bildenden Komponente. Der Grundkörper kann sowohl ein Spritzgussteil als auch ein mittels des Hohlkörperblasverfahrens hergestelltes Teil sein. Sofern kein Kunststoff verwendet wird, ist es ebenfalls möglich, dass der Grundkörper aus einem Metall besteht, wobei insbesondere im Bereich der Ausformung 1b als Lagerschale ein Gleit- bzw. Schmiermittel eingesetzt wird. Es ist ferner möglich, dass der aus Kunststoff gefertigte Grundkörper 1 mittels einer Metalleinlage, z.B. einem Metallrohr, welches insbesondere vollständig vom Kunststoff umschlossen ist, verstärkt ist.
  • Die 2 zeigt eine zweite mögliche Ausführungsform einer Pendelstütze in Querschnittsdarstellung. Der Grundkörper 11 ist zumindest im mittleren Bereich 11i vom Querschnitt her kreisförmig. Es ist jedoch prinzipiell jede beliebige Querschnittsform für den Grundkörper 11 wählbar, was selbstverständlich für alle anderen beispielhaft dargestellten und erläuterten Ausführungsformen ebenso gilt. Der Grundkörper 11 ist ein hohles Bauteil, dessen Hohlraum 11m an den Stirnseiten 11e offen ist. Am rechten Ende des Grundkörpers 11 ist ein Befestigungselement 13 mittels einer Verrastung 13e befestigt, wobei die Verrastungen bzw. Vorsprünge 13e an einem in den Hohlraum 11m des Grundkörpers 11 eingreifenden Vorsprung 13d angeordnet sind und in Rücksprünge bzw. umlaufende Nuten 11h eingreifen. Mit seiner kragenförmigen Wandung 13f liegt das Befestigungselement 13 insbesondere abdichtend an der Stirnseite 11e des Grundkörpers 11 an. An der dem Vorsprung 13d abgewandten Seite des Kragens 13f sind am Befestigungselement 13 Haltevorrichtungen 13a angeordnet bzw. angeformt, welche fensterartige Öffnungen 13b aufweisen und zueinander beabstandet angeordnet sind und einen Zwischenraum 13c bilden, welcher zur Aufnahme eines Kfz-Bauteils dient. Mittels des Befestigungselements 13 und seiner Vorsprünge 13a kann die Pendelstütze z. B. an der Fahrzeugkarosserie befestigt werden.
  • Das andere Ende des Grundkörpers 11 ist derart geformt, dass es eine Lagerschale 11b für eine Gelenkkugel 12 bildet. Der Abschnitt 11a, welcher die Lagerschale 11b bildet, ist vom Durchmesser her kleiner als der mittlere Bereich 11i des Grundkör pers 11. Die Öffnung des Hohlraums 11m im Bereich 11a ist mittels eines Werkzeugs abdichtend zusammengequetscht.
  • Die 3 zeigt eine dritte mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pendelstütze. Ausschnittsweise ist nur der die Lagerschale bildende Endbereich 21a des Grundkörpers 21 mit eingesetzten Kugelzapfen 22' und daran angeformter Gelenkkugel 22 dargestellt. Der Grundkörper 21 verjüngt sich im Bereich 21k hin zum Bereich 21a. Die eine Seite der Wandung des Grundkörpers 21 ist an seiner Außenseite kugelschalenförmig ausgestaltet und bildet die Lagerschale 21b. Im Zentrum der Lagerschale 21b ist eine Vertiefung 21n eingeformt, welche eine Fettasche bildet, in der Fett zur Schmierung des Kugelgelenks bevorratet ist. Die Lagerschale 21b umschließt die Gelenkkugel 22 in einem Winkel von kleiner gleich 180°, so dass die Gelenkkugel 23 problemlos in die Lagerschale 21b eingesetzt werden kann. Ein zusätzliches Verschlusselement 27 wird über den Kugelzapfen 22' und die Gelenkkugel 22 in eine weitere Aussparung 21o, die sich an die Ausnehmung für die Lagerschale 21b anschließt, eingesetzt und z. B. mit der Außenwandung des Grundkörpers 21 verklebt oder verschweißt. Hierdurch ist die Gelenkkugel 22 sicher an dem Grundkörper 21 gehalten. Ein zusätzlicher Dichtungsbalg 25 wird mit seinem Ende 25a in einen umlaufenden Rücksprung des Verschlusselements 27, welcher durch einen Kragen 27b gebildet ist, eingespannt, wodurch der Dichtungsbalg 25 gegen Verlieren aufgrund seiner eigenen Spannung sicher gehalten ist. Optional kann das Ende 25a des Dichtungsbalgs auch mit einem nicht dargestellten Spannring am Grundkörper 21 bzw. dem Verschlusselement 27 gesichert werden. Das andere Ende 25b des Dichtungsbalgs 25 umgreift den Kugelzapfen 22' und wird mit einem Spannring 26 gegen diesen druckbeaufschlagt. Die Wandung des Grundkörpers 21 ist derart im Bereich 21a zusammengedrückt bzw. derart ausgeformt, dass die Innenwandungen des Grundkörpers 21 im Bereich 21j aneinander liegen.
  • Die 4 zeigt eine vierte mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pendelstütze im Querschnitt, wobei hier der Grundkörper 31 nicht selbst die Lagerschale bildet, sondern lediglich eine topfförmige Ausnehmung 31b aufweist, in die ein Lagerschalenteil 38 eingesetzt ist. Das Lagerschalenteil 38 kann entweder in der Ausnehmung 31b verrastet werden und/oder in diese eingeklebt und/oder mit dem Grundkörper 31 verschweißt werden. Das Lagerschalenteil 38 kann aus einem insbesondere flexiblen Material gefertigt sein. Hierdurch ist es möglich, dass die Kugel 32 um mehr als 180° von dem Lagerschalenteil 38 umgriffen ist. Das Lagerschalenteil 38 weist kragenförmige Vorsprünge 38c auf, die zusammen mit der Außenwandung des Grundkörpers 31 eine ringförmige Nut bilden, in der ein Dichtungsbalg 35 mit seinem einen Ende 35a eingelegt bzw. befestigt ist. Als zusätzliche Sicherungsmaßnahme kann ein Spannring 36' dieses Ende 35a gegen ungewolltes Lösen vom Grundkörper bzw. der Lagerschale sichern. Der Dichtungsbalg liegt mit seinem anderen Ende 35b am Kugelzapfen 32' abdichtend an, wobei ein Spannring 36 für die notwendige Andruckkraft sorgt.
  • Die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen stellen nur einige wenige mögliche Ausführungsformen dar, die vom Erfindungsgedanken Gebrauch machen. Es ist prinzipiell jede Art von Ausgestaltung des Grundkörpers, der Ausformung des Endbereichs des Grundkörpers sowie der Ausformung der Lagerschale denkbar. Auch ist die Befestigung des Dichtungsbalges sowie der Lagerschale z.B. in 4 nur beispielhaft gewählt. Die Lagerschale selbst kann beliebiger Gestalt sein, wobei deren Gestalt im wesentlichen von den Mechanischen Beanspruchungen des Kugelgelenks und der Pendelstütze abhängen.
    • 1, 11, 21, 31
    Grundkörper
    1a, 11a, 21a, 31a
    Lagerschale bildender Abschnitt
    1b, 11b, 21b, 31b
    Ausformung für Lagerschale / Lagerschale
    1c, 11c, 21c, 31c
    Randbereich der schalenförmigen Ausformung/Lagerschale
    1e, 11e, 21e, 31e
    freies Ende des Grundkörpers
    1f, 11f, 21f, 31f
    Außenwandung des Grundkörpers
    1g, 11g, 21g, 31g
    Innenwandung der Grundkörpers
    1h, 11h, 21h, 31h
    Nut bzw. Rücksprung
    1i, 11i, 21i, 31i
    Mittelstück des Grundkörpers
    1j, 11j, 21j, 31j
    Anlagefläche der äußeren Umrandungen des Grundkörpers
    1k, 11k, 21k, 31k
    verjüngender Bereich
    1m, 11m, 21m, 31m
    Innenraum des Grundkörpers
    1n, 11n, 21n, 31n
    Fetttasche
    2, 12, 22, 32
    Kugel eines Kugelgelenks
    13
    Befestigungselement
    14
    Zusammengequetschtes Ende
    22, 32'
    Kugelzapfen
    25, 35
    Dichtungsbalg
    25a, 35a
    am Lager befestigtes freies Ende des Dichtungsbalgs
    25b, 35b
    am Kugelzapfen befestigtes freies Ende des Dichtungsbalgs
    26, 36, 36'
    Spannring
    27
    Verschlusselement
    38
    Lagerschale
    K
    Kern des Materials des Grundkörpers
    M
    Mantelfläche des Grundkörpers

Claims (18)

  1. Pendelstütze für ein Kraftfahrzeug, einen länglichen insbesondere hohlen Grundkörper (1) aufweisend, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1,11,21,31) zumindest einen Abschnitt (1a,11a, 21a,31a) aufweist, der eine Lagerschale eines Kugelgelenks bildet bzw. aufweist.
  2. Pendelstütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (31a) eine Ausformung (31b) zur Aufnahme einer Lagerschale (38) hat.
  3. Pendelstütze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschale (38) in der Ausformung (31b) mittel Presssitz gehalten ist.
  4. Pendelstütze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschale (38) in der Ausformung (31b) festgeklebt, gebördelt und/oder geschweißt und/oder mittels eines Sicherungsrings und/oder einer Schnappverbindung befestigt ist.
  5. Pendelstütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausformung (1b,11b, 21b) des Abschnitts die Lagerschale selbst bildet, wobei die Ausformung insbesondere schalenförmig ist.
  6. Pendelstütze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (1a) ein Endbereich des Grundkörpers (1) ist.
  7. Pendelstütze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Endbereiche des Grundkörpers (1) jeweils eine Lagerschale eines Kugelgelenks bilden bzw. aufweisen.
  8. Pendelstütze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1,11,21,31) ein Spritzgussteil, insbesondere aus Kunststoff ist.
  9. Pendelstütze nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 – 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper mittels des Extrusionshohlkörperblasverfahrens hergestellt ist.
  10. Pendelstütze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1,11,21,31) aus zwei Komponenten besteht, von denen eine Komponente den Kern (K) und die andere Komponente die Mantelfläche (M) bildet.
  11. Pendelstütze nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die den Kern (K) bildende Komponente aus einem insbesondere faserverstärktem Material ist und die Mantelkomponente aus einem weicheren Material ist.
  12. Pendelstütze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des die Lagerschale bildenden Bereichs des Grundkörpers insbesondere durch eingebettete Fasern oder durch angeformte Rippen verstärkt ist.
  13. Pendelstütze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschale die Gelenkkugel um mehr als 180° umschlingt bzw. umgreift.
  14. Pendelstütze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Randbereich der schalenförmigen Ausformung Vorsprünge am Grundkörper angeformt sind, die ein Verlieren der eingepressten Gelenkkugel verhindern und/oder zur Befestigung eines Dichtungsbalgs dienen.
  15. Pendelstütze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein freies Ende (11e) des Grundkörpers (11) an seiner Innen- und/oder Au ßenwandung (11f 11g) mindestens einen Rücksprung (11h), insbesondere umlaufende Nut hat, die zur Verrastung eines Befestigungselements (13) dient.
  16. Pendelstütze nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (13) zur Befestigung der Pendelstütze an einem Kfz-Bauteil dient.
  17. Pendelstütze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der die Lagerschale bildende Abschnitt des Grundkörpers gegenüber dem Mittelstück des Grundkörpers abgeflacht oder dünner ausgebildet ist.
  18. Pendelstütze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dichtungsbalg das Kugelgelenk abdichtend umschließt, wobei der Dichtungsbalg am Grundkörper oder der Lagerschale, insbesondere mittels einer Rastverbindung, befestigt ist.
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